Komputasi Kuantum
·
Pengertian
Apa
itu komputasi kuantum??
Sejalan dengan perkembangan ilmu fisika dan
informasi, belakangan ini telah mulai dikembangkan komputasi kuantum yang
menggunakan prinsip-prinsip fisika kuantum. Komputasi kuantum ini nantinya
diharapkan dapat melahirkan teknologi kuantum yang memungkinkan terobosan
teknologi untuk mewujudkan komputer masa depan (komputer kuantum) yang bekerja
dengan cara yang sama sekali berbeda dengan komputer konvensional yang dikenal
saat ini.
Ide
mengenai komputer kuantum ini berasal dari beberapa fisikawan antara lain
Charles H. Bennett dari IBM, Paul A. Benioff dari Argonne National Laboratory,
Illinois, David Deutsch dari University of Oxford, dan Richard P. Feynman dari
California Institute of Technology (Caltech).
Sebuah
komputer kuantum mendapatkan kemampuannya dengan memanfaatkan sifat-sifat
kuantum tertentu dari atom ataupun nukleus yang memungkinkan mereka bekerja
bersama sebagai suatu bit kuantum, atau “qubit”, yang berfungsi sebagai
prosesor sekaligus sebagai memori pada waktu yang sama. Dengan mengarahkan
interaksi-interaksi di antara qubit-qubit, sementara mereka terus diisolasikan
dari lingkungan eksternal. Para ilmuwan berhasil membuat sebuah komputer
kuantum menjalankan kalkulasi-kalkulasi tertentu, seperti pemfaktoran, dengan
kecepatan yang secara eksponensial lebih tinggi dibandingkan komputer
konvensional.
·
Cara Kerja
Komputer yang kita gunakan
sekarang bekerja dengan menggunakan sistem biner (0 dan 1) yang
direpresentasikan oleh transistor-transistor dan dipaket dalam satu chip.
Jadi setiap instruksi yang kita
berikan untuk dikerjakan oleh komputer akan diterjemahkan melalui layer-layer
bahasa pemrograman hingga di tingkat bahasa mesin menjadi deretan angka 0 dan 1
yang paling bisa dipahami oleh transistor-transistor itu.
Kecepatan pelaksanaan perintah
akan sangat tergantung pada jumlah transistor yang bisa dijejalkan dalam sebuah
chip. Saat ini para ilmuwan sudah bisa menciptakan transistor yang dibentuk
dari beberapa atom saja, sehingga jumlah yang bisa dipaket dalam satu chip bisa
mencapai milyaran.
Prinsip-prinsip mekanika kuantum,
dengan segala keajaibannya, dimanfaatkan untuk menembus batas 'beberapa atom'
tadi. Dalam sistem mekanika kuantum, sebuah atom dikenal memiliki sejumlah
'state' yang itu bisa digunakan untuk menggantikan sistem biner.
Kalau dalam model transistor yang
berbasis biner, hanya bisa mendapatkan dua state: 0 dan 1, yang itu pun hanya
bisa dicapai menggunakan sejumlah atom, maka dengan memanfaatkan 'quantum
state' seperti superposisi, maka dengan menggunakan satu atom saja bisa dicapai
sejumlah state.
Sederhananya begini, dengan
menggunakan properti yang dinamakan 'superposisi' sebuah atom bisa memiliki
status +1, 0 atau -1 .
Perbedaan status dari satu atom
inilah yang bisa dieksploitasi lebih lanjut menjadi 'bahasa mesin' untuk
menjalankan instruksi yang kita berikan. Inilah yang disebut dengan 'Quantum
bits' atau 'Qubit'.
Sejumlah pengembang komputer
kuantum mengambil pendekatan yang berbeda-beda untuk bisa mendapatkan Qubit
ini.
·
Perbedaan
Apa bedanya komputasi kuantum
dengan komputasi biasa??
Dalam komputasi, sebuah bit
klasik menyimpan nilai biner tunggal seperti 0 atau 1. Sementara dalam
komputasi kuantum, qubit adalah satuan informasi kuantum.
Unit terkecil dari komputasi
normal disebut dengan ‘bits’, yang terdiri dari dua kondisi yakni 0 (yang biasa
disebut ‘wrong state’) dan 1 (yang biasa disebut ‘right state’).
Kombinasi dari ‘bits’ inilah yang
kemudian dapat dieskalasi sehingga dapat memproses banyak data sekaligus. Dan
untuk memproses data hingga muncul hasil yang kita inginkan, prosesor
menggunakan metode ‘logic gate’.
Namun, dalam melakukan sebuah
komputasi, transistor membutuhkan listrik yang menimbulkan panas, karena adanya
‘hambatan’. Untuk mengakali hal ini, para perusahaan semikonduktor seperti AMD
dan Intel membuat chipset mereka berukuran sangat kecil. Bahkan saat ini, AMD
telah berhasil membuat chipset hingga sekecil 7nm.
Di sisi lain, hal ini juga akan
menjadi hambatan. Semakin kecil sebuah chipset, semakin sulit juga mereka
memproduksinya. Selain itu, ukuran chipset ini sudah lebih kecil dari virus HIV
yang memiliki ukuran 120nm.
Masalah yang ditimbulkan adalah
dikarenakan chipset ini semakin kecil, akan lebih mudah bagi elektron untuk
dapat lolos dari ‘logic gate’ yang kemudian akan menimbulkan ketidak presisian
data, atau malah kesalahan data. Proses ini sering disebut sebagai ‘Quantum
Tunneling’.
Sehingga komputasi kuantum dapat
diterapkan untuk menangani masalah tersebut. Metode dasar dari pemrosesan ini
adalah menggunakan ‘Quantum Mechanic’. Quantum Mechanic adalah sebuah cabang
dasar fisika yang menggantikan mekanika klasik pada tataran sistem atom dan
subatom.
Sistem yang mengikuti mekanika
kuantum ini dapat berada dalam superposisi kuantum pada keadaan yang berbeda,
tidak seperti pada fisika klasik. Ilmu ini memberikan kerangka matematika untuk
berbagai cabang fisika dan kimia, termasuk fisika atom, fisika molekular, kimia
komputasi, kimia kuantum, fisika partikel, dan fisika nuklir.
Komputer kuantum memiliki satuan
bernama Quibits, dimana juga akan memiliki dua state, yakni 1 dan 0. Tapi yang
membedakan adalah satu Quibits mengandung baik 1 dan 0, tergantung dari mana
kita melihatnya. Kemampuan ini pun sering disebut sebagai ‘Superposition’.
Selain itu, Quibits juga dapat
dilihat menjadi beberapa dimensi, misalnya putaran dari gaya magnetik atau
sebuah Foton. Jadi, kita tidak dapat memprediksi apakah sebuah Quibits adalah 1
atau 0.
Komentar
Posting Komentar